Моделирование электропривода на ЭВМ. В 2 ч. Ч 2

где P – активная мощность;

QL – реактивная мощность индуктивности; QС – реактивная мощность емкости;

ω – круговая частота напряжения;

U – действующее значение напряжения.

Величины мощностей при параллельном соединении могут быть определены по следующим выражениям:

P U 2 ;

R

U 2

QL ω L ;

QC U 2 ω C.

1.4. Источники электрической энергии Electrical Sources

Блок «Идеальный источник постоянного напряжения» (DC

Voltage Source) вырабатывает постоянное по уровню напряжение. Внешний вид блока представлен на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Внешний вид блока «Идеальный источник постоянного напряжения»

(DC Voltage Source)

11

Параметры настройки блока

1.Amplitude (амплитуда (В)) задает величину выходного напряжения источника.

2.Measurments (измеряемые переменные) – параметр позволяет выбрать передаваемые в блок Multimeter переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope. Значения параметра выбираются из списка:

– None – нет переменных для отображения;

– Voltage – выходное напряжение источника.

Блок является идеальным источником напряжения, т.е. его собственное сопротивление равно нулю.

Рис. 1.6. Пример использования блока DC Voltage Source

12

На рис. 1.6 показан пример включения активно-индуктивной нагрузки на постоянное напряжение. Подключение источника к нагрузке обеспечивается блоком Ideal Switch (идеальный ключ), который замыкает электрическую цепь по сигналу, вырабатываемому генератором ступенчатого сигнала Step. Измерение тока в цепи выполняется с помощью блока Current Measurement. Полученный измерителем сигнал отображается с помощью блока Scope.

Блок «Идеальный источник переменного напряжения» (AC

Voltage Source) вырабатывает синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой. Внешний вид блока представлен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Внешний вид блока «Идеальный источник переменного напряжения» (АС Voltage Source)

Параметры настройки блока

1.Реаk Amplitude (амплитуда (В)) – амплитуда выходного напряжения источника.

2.Phase (фаза (град)) – начальная фаза.

3.Frequency (частота (Гц)) – частота источника.

4.Sample time (шаг дискретизации) – параметр задает шаг дискретизации по времени выходного напряжения источника при создании дискретных моделей.

5.Measurments (измеряемые переменные) – параметр позволяет выбрать, передаваемые в блок Multimeter, переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope. Значения параметра выбираются из списка:

– None – нет переменных для отображения;

– Voltage – выходное напряжение источника.

13

На рис. 1.8 показана схема, моделирующая подключение актив- но-индуктивной нагрузки к источнику переменного напряжения. Там же приведен график изменения тока в нагрузке.

Рис. 1.8. Пример использования блока AC Voltage Source

14

Блок «Управляемый источник напряжения» (Controlled

Voltage Source) вырабатывает напряжение в соответствии с сигналом управления. Внешний вид блока представлен на рис. 1.9.

Рис. 1.9. Внешний вид блока «Управляемый источник напряжения»

(Controlled Voltage Source)

Параметры настройки блока

1.Initialize (инициализация) – при установке флажка выполняется инициализация источника с заданными начальными параметрами – амплитудой, фазой и частотой.

2.Source type (тип источника) – тип источника указывается, если требуется инициализация источника. Если инициализация источника не задана, то параметр недоступен. Значение параметра выбирается из списка:

– AC – источник переменного напряжения;

– DC – источник постоянного напряжения.

3.Initial amplitude (начальная амплитуда (В)) – начальное значение выходного напряжения источника. Параметр доступен, если задана инициализация источника.

4.Phase (начальная фаза (град)) – начальная фаза. Параметр доступен, источник инициализируется как источник переменного напряжения.

5.Initial frequency (начальная частота (Гц)) – начальная частота источника. Параметр доступен, источник инициализируется как источник переменного напряжения.

6.Measurements (измеряемые переменные) – параметр позволяет выбрать передаваемые в блок Multimeter переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope.

На рис. 1.10 показана схема с использованием управляемого источника напряжения, формирующего по сигналу управления прямоугольное напряжение на нагрузке (сопротивление R = 1 Ом, индуктивность L = 0,02 Гн).

15

В модели параллельно самому диоду включена последовательная RC-цепь, выполняющая демпфирующие функции.

Параметры настройки блока

1.Resistance Ron – сопротивление во включенном состоянии (Ом).

2.Inductance Lon – индуктивность во включенном состоянии (Гн).

3.Forward voltage Uf – падение напряжения в прямом направлении (В).

4.Initial current Ic – начальное значение тока (А). При значении параметра, равном нулю, моделирование начинается при закрытом состоянии диода. Если параметр задан положительным значением, то моделирование будет начато при открытом состоянии диода.

5.Snubber resistance Rs – сопротивление демпфирующей цепи (Ом).

6.Snubber capacitance Cs – емкость демпфирующей цепи (Ф).

На выходном порту блока, обозначенном m, формируется векторный

Simulink-сигнал, состоящий из двух элементов. Первый элемент – анодный ток диода, второй – напряжение анод–катод диода.

Рассмотрим несколько примеров моделирования различных схем выпрямителей с использованием блока «Диод».

Однофазный однополупериодный неуправляемый выпрямитель

Электрическая схема выпрямителя представлена на рис. 1.14 [2].

VD1

Рис. 1.14. Силовая схема однофазного однополупериодного выпрямителя

18

Структурная схема модели и графики напряжения и тока на нагрузке представлены на рис. 1.15. Параметры настройки «Диода» установлены по умолчанию. Синусоидальное напряжение питания формируется источником переменного напряжения AC Voltage Source. Амплитуда напряжения задана равной 100 В, частота – 50 Гц. Нагрузка моделируется с помощью последовательной RLC-цепи Series RLC Branch. Параметры нагрузки: Rн = 1 Ом, Lн = 1мГн.

U100

50

0

Рис. 1.15. Структурная схема модели и графики тока и напряжения однофазного однополупериодного выпрямителя

19

Однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель.

Электрическая схема однофазного мостового неуправляемого выпрямителя представлена на рис. 1.16.

Рис. 1.16. Электрическая схема однофазного мостового неуправляемого выпрямителя

Структурная схема модели и графики напряжения и тока при работе на активно-индуктивную нагрузку представлены на рис. 1.17– 1.18. Для построения структурной схемы модели используются четыре блока Diode, соединение которых выполнено в соответствии с электрической схемой.

Рис. 1.17. Структурная схема модели однофазного мостового неуправляемого выпрямителя

20